工业控制系统概述课件

工业控制系统概述

史洪源2004.7工业控制系统概述

1工业过程的类型流程工业（ProcessIndustry）连续生产过程产品论“斤”卖如：化肥制造业（ManufacturingIndustry）离散制造过程产品论“个数”卖如：螺丝钉工业过程的类型流程工业（ProcessIndustry）工业控制的分类过程控制（ProcessControl）控制流程工业的生产过程一条生产线只生产一种产品主要控制手段是PID现在流行叫ProcessAutomation（过程自动化）离散控制（DiscreteControl）控制制造业的加工过程主要手段是顺序与逻辑控制现在流行叫FactoryAutomation（工厂自动化）批量控制（BatchControl）同一生产线上的间歇性、多品种生产过程，半连续过程。既有顺序与逻辑控制，也有连续过程控制每种产品有自己的“配方”主要是食品和制药行业工业控制的分类过程控制（ProcessControl）连续控制：流程工业连续控制：流程工业离散控制：制造业离散控制：制造业批量过程：制药行业批量过程：制药行业工业控制的分类outputcontroller+-plantstatedisplaycontrolvariable

(analog)set-pointplantmeasurementplantstatesequenceron/offplantdisplay过程控制：闭环的特征closed-loopcontrol/regulationkeywords:feedback,analogvariables,continuousprocesses,"processcontrol"离散控制：开环的特征open-loopcontrol/commandkeywords:sequential/combinatorial,binaryvariables,discreteprocesses,

"batchcontrol","manufacturing"outputerror(deviation)binary%processvaluemeasurementclock工业控制的分类outputcontroller+-plant大部分工厂都是混合过程工厂啤酒厂：发酵是连续过程（ProcessControl）装瓶灌封是离散过程（DiscreteControl）AutomotiveManufacturingElectronicsMachineryTextilesPharmaceuticalsFineChemicalFood&BeverageMetals&MiningWater&WastePulp&PaperPetrochemicalsOil&GasElectricalPowerdiscretecontinuous大部分工厂都是混合过程工厂啤酒厂：AutomotiveMa工业控制系统分类分布式控制系统（DistributedControlSystem：DCS）属于过程控制系统（ProcessControl）适用于流程工业（ProcessIndustry）可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController：PLC）属于离散控制系统（DiscreteControl）适用于制造业（ManufacturingIndustry）批量过程有对应的控制系统吗？工业控制系统分类分布式控制系统（DistributedCo工业控制：几个重要的阶段模拟监测仪表＋手动控制（1930以前）模拟单回路反馈控制器（1930以后）1945年美国人Bode，奠定了控制理论的基础。监督控制（SCADA：SupervisoryControlandDataAquisition）计算机开始用于过程控制，主要是监视功能（1950s）设定值控制（SPC：SetPointControl）由计算机计算出给定值，输出给模拟调节器（1960s）直接数字控制（DDC：DirectDigitalControl）模拟PID电路变成了数字PID（1960s）可编程控制器（PLC：ProgrammableLogicController）DickMorley博士，1968年，Modicon公司，084系列分布式控制系统（DCS：DistributedControlSystem）分布式控制器，集中CRT监视（1975年，Honeywell：TDC2000）现场总线仪表（FieldbusInstrument）用数字信号仪表取代4－20mA模拟仪表（1990s）“间接数字控制”呢？工业控制：几个重要的阶段模拟监测仪表＋手动控制（1930以前信息化工厂的层次生产执行系统（MES）监视与人机接口(SCADA)单元控制回路控制传感器、变送器、执行器被控主设备企业管理（ERP）DCS信息化工厂的层次生产执行系统（MES）监视与人机接口(SCA信息化工厂的层次MES单元控制回路控制输入输出传感器、变送器、执行器AV控制室操作接口controlroom被控主设备工作流与生产执行过程控制SCADA=SupervisoryControlAndDataAcquisitionTERP企业管理信息化工厂的层次MES单元控制回路控制输入输出传感器、变送器现场设备：传感器、变送器、执行器现场设备：传感器、变送器、执行器控制器与输入输出控制器与输入输出控制室人机接口：模拟时代控制室人机接口：模拟时代控制室人机接口：数字时代控制室人机接口：数字时代各层次系统的相应时间PlanningLevelExecutionLevelControlLevelSupervisoryLevelmsSecondsHoursDaysWeeksMonthYearsERP

(EnterpriseResourcePlanning)DCSMES(ManufacturingExecutionSystem)PLC(ProgrammableLogicController)(DistributedControlSystem)(SupervisoryControlandDataAcquisition)SCADA各层次系统的相应时间PlanningExecutionConDCS的基本体系结构DCS的基本体系结构DCS组成IO模块模入（AI）、模出（AO）、开入（DI）、开出（DO）、脉入（PI）。主控制器（MainControlUnit：MCU）执行控制运算控制网络（ControlNetwork）将主控制器与IO模块连接起来系统网络（SystemNetwork）将主控制器、操作员站、工程师站和系统服务器连接操作员站（OperatorStation）操作工用计算机工程师站（EngineerStation）组态（configuration）工程师用计算机系统服务器（SystemServer）集中存储组态或历史数据信息什么是“组态”？DCS组成IO模块什么是“组态”？组态（Configuration）设备组态：确定系统中的硬件设备图形组态：设计操作员站画面控制算法组态：设计控制算法其它组态：趋势、报表、报警组态（Configuration）设备组态：确定系统中的硬件图形组态图形组态控制算法组态：IEC61131-3五种语言StructuredText(ST)VARCONSTANTX:REAL:=53.8;Z:REAL;END_VARVARaFB,bFB:FB_type;END_VARbFB(A:=1,B:=‘OK’);Z:=X-INT_TO_REAL(bFB.OUT1);IFZ>57.0THENaFB(A:=0,B:=“ERR”);ELSEaFB(A:=1,B:=“ZisOK”);END_IFLadderDiagram(LD)AUTOMAN_ONACTCALC1CALCIN1IN2OUTPUMPFunctionBlockDiagram(FBD)CALC1CALCIN1IN2OUTPUMPAUTOMAN_ONACT>=1DIVDOVInstructionList(IL)A:LD%IX1(*PUSHBUTTON*)ANDN%MX5(*NOTINHIBITED*)ST%QX2(*FANON*)SequentialFlowChart(SFC)STARTSTEPT1T2D1_READYD2_READYSTEPAACTIOND1NDACTIOND2STEPBD3_READYD4_READYACTIOND3NDACTIOND4T3控制算法组态：IEC61131-3五种语言Structure一个专业的仪控工程师（I&CProfessiona